太阳能热:完全指南的优点,缺点和成本

屋顶上有太阳能热板的石头覆层房屋
(图片来源:伍斯特博世)

太阳能热板有效地将阳光转化为能量,用它为你的家创造热水。

太阳能热发电是一项比太阳能光伏(PV)板更古老的技术,虽然后者在过去十年中有了巨大的增长——这在很大程度上要归功于现已完成的上网电价(FiT),它为房主提供了慷慨的补贴——但太阳能热发电板仍然有一席之地,这取决于你的财产需求。

如果你考虑这种类型太阳能电池板对于你的家,这个完整的指南列出了你在投资前需要知道的事情。

什么是太阳能热板?

简而言之,太阳能热板产生的热量用于家庭热水。(相比之下,太阳能光伏太阳能板将阳光转化为电能。)在夏季,太阳能热板可以满足您全部或相当一部分的家庭热水需求。这是一种简单可靠的技术,带来了许多好处。

然而,安装太阳能电池板并不是一刀切的解决方案,衡量太阳能热板是否适合你的家庭将取决于因素。

太阳能电池板的成本例如,你使用多少热水,屋顶的朝向,以及你现有的燃料来源都会影响决策过程。

太阳热能是如何工作的?

什么是双线圈气缸?

双盘管圆筒或储热器的特点是底部的一个线圈与太阳能电池板相连,圆筒上方的另一个管道线圈与锅炉相连(在阳光较少的日子里提供备份)。

热太阳能电池板的工作原理是,阳光通过面板并被玻璃折射;这改变了它的波长,本质上是捕获它并产生热量。热量被储存在一种液体中,并被输送到一个热水缸中。

在英国,在面板和储存缸之间有一个流体闭环,其中含有防冻剂——通常是50/50的水/乙二醇混合物。这意味着太阳能板中的液体永远不会到达家里的水龙头。这就是所谓的间接系统。

有一个循环液体的小泵,它通常由一个温度传感器触发,如果面板比储存筒中的水的温度至少高4度,就会操作泵(并将液体移动到钢瓶中)。

间接系统通常采用双线圈存储气缸。同样值得注意的是,气缸需要比标准气缸更大——通常是200到350升。一个大的热水储存圆柱体可以让系统在阳光照射时保留尽可能多的热量。

有哪些不同类型的太阳能热板?

有两种类型的太阳能热板可用于家庭物业:平板太阳能热板和真空管太阳能热板。

  • 平板:最常见的太阳能热类型是平板(也称为集热器),通常约1m x 2m的面积。每个面板包含一系列蛇形或网格状的管道,顶部固定有金属(吸收器)板,表面涂有高吸收性的蓝色材料(选择性涂层)。金属吸收板收集来自太阳的热量;然后,管道中的流体将这些热量输送到房子里的储存筒中。这些面板可以安装在屋顶上,以景观或肖像配置。

屋顶上的平板太阳能热板

(图片来源:getty images)
  • 电子管这些是玻璃管,里面有一根铜管。其中10到30个用头管连接在一起,形成一个面板。真空管在玻璃中有真空,起到绝缘作用,因此通常比平板太阳能集热器更有效。

一些被称为“直流”的真空管可以非常谨慎地安装在平屋顶上,这在敏感地区,如保护区或列入名录的建筑物上特别有用(须经规划许可)。

屋顶上的真空管太阳能热板

(图片来源:getty images)

混合太阳能电池板,也被称为太阳能PVT,结合太阳能光伏和太阳能热技术为一个系统。

太阳能热板的成本是多少?

安装一个两三块电池板的太阳能热系统,平均可以提供一个200到300升的汽缸大约4000到7000英镑

太阳能电池板的成本根据管道运行和屋顶材料的复杂程度可以有所不同,如果使用真空管,您也会期望在该范围的高端。

你还需要考虑双盘管热水缸的成本,根据尺寸和规格,价格从600英镑到不到2000英镑不等。

太阳能电池板能加热多少水?

“太阳能热系统可以加热任何数量的水,只要电池板的数量足够,”约翰·吉尔汉姆说,集团技术经理绿色建筑可再生能源(在新标签页打开).“当系统设计满足输出时,它们的工作效果最好。”

如果你问的话你能用太阳能驱动房子吗?,答案是,在某种程度上与太阳热有关。由太阳能电池板提供的热水需求的百分比被称为你的太阳能分数,它是通过限制备用锅炉的使用,你可以增加太阳能分数,最大限度地提高投资回报。

例如,如果你晚上洗澡,你会让锅炉
重新加热你用过的水,还是把水留在圆筒里,只是调整圆筒的容量,为整个家庭提供足够的热水?

在一个小家庭中,这更容易管理,但在一个大的家庭中,可能就不是这样了
足够的容量,你可能需要锅炉重新加热一些水。这意味着
第二天,太阳能电池板只会加热圆筒中的部分水,
从而降低了太阳分数。

花园里的真空太阳能热板

(图片来源:getty images)

太阳能热的优点和缺点是什么?

对于许多人来说,这些系统的财务回报不是很好,特别是如果你只有两个人住在一个四张床的房子里。然而,由于它们是相当低技术含量的产品,减少碳排放是非常有益的。所以对于那些需要一定比例的精力的自我建设者来说可再生能源在美国,太阳能热是一个很好的解决方案。

更重要的是,在一个新的构建环保的房子你可能已经安装了一个热水缸作为加热和热水系统的一部分,所以太阳能热的实际额外成本更低,因为你无论如何都需要这个缸,而且脚手架和水管工可能已经在现场,这再次降低了安装成本。不过,对于大多数翻新者来说,前景并不乐观。

也就是说,现在可再生能源再次有了一个公平的竞争环境(在没有上网电价的情况下,为太阳能光伏业主提供了慷慨的付款),我们肯定会看到更多的太阳能热解决方案可用。更重要的是,你将不再支付增值税购买太阳能热板。

与太阳能光伏相比,它们在屋顶上占用的空间更少,而且几乎没有运行成本。真正决定投资回报的只有你使用的热水量和热源,因为这些产品确实有效,在考虑替代技术时应该考虑到。

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太阳能热能的优点是什么? 太阳能的缺点是什么?
它们在屋顶上比太阳能光伏板占用更少的空间 受天气影响,在冬季效率较低
运行成本几乎为零 投资回收期可能是20年左右,这取决于你现有的燃料来源和热水使用情况。
简单可靠的技术,可以降低你的能源账单。 只能产生热水,不能发电。
第3行-单元格0 不兼容组合锅炉或没有热水箱的房屋

太阳能能用于集中供暖吗?

太阳能热系统只适用于家庭热水制备,很少适用于集中供暖应用。

在冬天,阳光作为一种资源太少了,而在另一方面,你可能会在夏天出现大量的过度发电。

如果您正在运行一个大型的热存储或结合生物质锅炉在系统方面,有时超大的太阳能热阵列可能是有益的,但需要仔细设计,因为电池板的大小将根据热存储的体积而不是家庭使用。

你能在组合锅炉上使用太阳能热吗?

你不能有效地使用太阳能热板与组合锅炉。为了更好地利用太阳能热,需要一个热水存储,这意味着系统锅炉配置,由锅炉和独立的热水缸组成,效果最好。如果你有结合锅炉那你就没有热水缸了。

在最好的情况下,太阳能热系统将只是作为一个预饲料组合,因此将有一个非常有限的功效。组合式锅炉的实际输入温度最多只能达到29°C左右,因此,太阳能热系统最多只能贡献约20°C。

太阳热在冬天有多有效?

当夜幕降临,你可能会想太阳能电池板在冬天工作吗?’答案是肯定的,但效率不如夏天。

“在冬季阳光明媚的日子里,你仍然可以获得太阳能热增益,”约翰·吉勒姆解释说。“然而,太阳热比PV更容易受到阳光直射损失的影响,实际上,在冬天你不应该对太阳热期望太高。它们受到云的影响也比太阳能光伏大得多。”

温度低于零度的频率也意味着面板需要保护以防结冰。因此,有必要在面板和包含防冻剂的储存缸之间有一个流体闭环。(在英国安装的所有系统都有这个标准。)

扩展到屋顶上有太阳能热板的砖房

(图片来源:Jeremy Phillips)

你能自己安装太阳能热吗?

“可再生能源技术安装是一项熟练的专业工作,需要电力和供暖系统的知识,”约翰·吉尔汉姆建议道。“如果你觉得在家里安装锅炉或电气设备不舒服,那么强烈建议你也不要尝试安装可再生能源技术。

“具备必要法规和安全知识的训练有素的专家可以确保为您的家庭正确、安全、高效地安装太阳能热系统。太阳能热安装通常需要在屋顶高处进行,在没有必要的安全预防措施的情况下绝不能进行。”

这项工作也属于建筑法规,这意味着你需要:

  • 申请建筑法规,并从当地政府建筑控制部门或私人认可检查员处签字
  • 或者,遵循更常见的路线,选择一个公司或个人属于合资格人士计划并且可以“自我证明”工作。

太阳能热板是否需要规划许可?

安装太阳能热板现在通常属于允许开发,这意味着你不需要太阳能电池板的规划许可

然而,有一些警告-面板不能突出超过150毫米的轮廓的屋顶,不能高于屋顶的最高部分(不包括烟囱),例如。

当然也有例外,特别是在保护区和在列入保护名单的建筑物上或附近安装太阳能热板都需要征得同意。如果有疑问,请向当地当局咨询。

(图片来源:Getty Images)

太阳能热板能使用多久?

太阳能热板可以使用长达25年,但通常有5-10年的保修期。在此期间,太阳能热板也需要很少的维护,尽管请与您的供应商检查。

安装太阳能热系统能省多少钱?

节省将取决于您的热水使用情况,系统设计,和您正在更换的燃料(天然气,电力,液化石油气,例如)。

对于一个有四张床的房子来说,一年365天,你每天可能会使用大约200升热水。

这意味着你实际上每天在热水上消耗大约12千瓦时的能量。如果我们假设你每年有一半的热水来自太阳能,那么这相当于每年2184千瓦时(12千瓦时x 182天)的“免费”能源。让我们将其与使用天然气和电力生产相同能源的成本进行比较:

  • 天然气:每年2184千瓦时x 7便士(平均)= 152.88英镑
  • 直流电:每年2184千瓦时× 28便士(平均)= 611.52英镑

每年节省约150英镑将使我们在安装太阳能热系统的资本成本上有大约26年的回收期,而节省约600英镑将使我们的回收期不到7年。(不过,这还不包括非高峰时段电价/单位价格,夜间电价会低得多。)

太阳能热的真正潜力在于当你设计它为你提供超过60%的年热水,并确保系统不会过大。

值得注意的是,对太阳能电池板的拨款,如可再生热能激励根据你认定的热水使用量支付七年认定金额的倡议已经结束。

RHI于2022年3月结束绿色家园基金已于2021年3月关闭新申请。

屋顶上有太阳能热和太阳能光伏板的石头包层自建

(图片来源:Jeremy Phillips)

太阳能热值得吗?

“由于成本问题,太阳能热板的普及程度有所下降。可再生供暖激励(RHI)的结束也影响了太阳能热的吸收。然而,如果安装正确,它仍然可以成为家庭和商业建筑非常有效的可再生技术,”John Gilham解释道。

“当涉及到太阳能热系统时,需要考虑的关键问题是,它们的设计使热水需求大约等于安装的电池板的输出。否则,系统会过热,因为它不能排出热量。考虑到这一点,太阳能热系统在热水使用量高的地方工作得非常好,特别是在中午,比如游泳池和商业应用。

“相比之下,如果用水量很少,太阳能热系统用于家庭热水使用可能并不划算。如果您使用太阳能热代替石油或液化石油气加热系统,那么节省将更加显著,特别是在单位燃料成本持续上升的情况下。对于使用非高峰供暖系统的家庭来说,节省的费用将更少。

“如果家庭规模大,使用热水的人多,更换燃气系统的节省就会更有效。”

最后要说的是,虽然回报可能很慢,但还有其他好处。太阳能热能应该为你未来的家庭热水提供一个防通胀的选择,并随着替代能源成本的增加提供更好的节省。

David是一名可再生能源和通风安装人员,拥有超过35年的经验,是《住宅建筑和装修》杂志的长期撰稿人。他是气体安全注册的成员,拥有可持续建筑硕士学位,是可持续建筑和能源效率方面的权威,在建筑织物、热回收通风、可再生能源和传统供暖系统方面拥有广泛的知识。他也是住宅建筑和装修展的演讲者。

他对健康、高效的家庭充满热情,是热与能源有限公司的董事。他与建筑师、建筑商、自助建筑商和装修商合作,设计和项目管理通风和供暖系统的安装,为每个家庭实现最节能和最具成本效益的结果。